CN108599350A - 一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，属于汽车燃料电池技术领域，包括SOFC电池堆、燃烧室、排气管道、冷却装置、集热模块、温差发电模块、冷却模块、升压稳压电路和蓄电池，SOFC电池堆产生高温废气经过燃烧室充分燃烧后为温差发电模块提供热源，冷却装置为温差发电模块提供冷源；温差发电模块包括利用塞贝克效应温差发电的半导体热电元件；升压稳压电路将温差发电模块产生的较低且不稳定的电压升高至标准电压12V。本发明运用半导体温差发电原理，将原本固体氧化物燃料电池运行过程中产生的大量余热更好的利用，减少了尾气排放的热污染，产生的电能可以用来为蓄电池充电，提高了燃料电池汽车的行驶里程。

Description

一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统

技术领域

本发明涉及一种汽车能量回收系统，特别是涉及一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，属于汽车燃料电池技术领域。

背景技术

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，全国汽车保有量呈快速上升趋势，汽车的大量使用在方便了人们日常出行的同时，也极大的加剧了化石能源危机、环境污染等问题，为了可持续发展，开发新能源清洁动力汽车已势在必行。

固体氧化物燃料电池汽车是一种清洁高效的新能源汽车，具有广阔的应用前景，然而固体氧化物燃料电池SOFC在工作过程中，会产生600℃以上的高温水蒸气，如果将这一过程中的内能高效利用，将会成为一个节能的有效途径，这也会带来良好的社会效益和可观的经济效益。

通常采用温差发电技术将汽车燃料电池工作过程中产生的热量进行转化，其据赛贝克效应直接把热能转化为电能，半导体温差发电由于具有无摩擦、无噪音、无污染，使用寿命长等优点，可以将汽车排放气体能量回收利用。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，运用半导体温差发电原理，将原本固体氧化物燃料电池运行过程中产生的大量余热更好的利用，减少了尾气排放的热污染。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，包括SOFC电池堆、燃烧室、排气管道、集热模块、温差发电模块、升压稳压电路和蓄电池；所述SOFC电池堆通过压缩机向其供应空气，所述SOFC电池堆分别与所述燃烧室和所述排气管道直接相连；所述集热模块贴合在所述排气管道的热端，所述燃烧室通过所述排气管道与所述集热模块连接；所述燃烧室通过所述排气管道将废气排出；所述温差发电模的热端与所述集热模块连接，所述温差发电模的冷端与冷却模块连接；所述温差发电模块与所述升压稳压电路连接，所述升压稳压电路与所述蓄电池连接。

优选的，还包括冷却模块和冷却装置，所述冷却模块与所述冷却装置连接，所述冷却模块的冷却方法采用车身表面自然风冷却，汽车高速行驶时，车身表面的气流为温差发电模块提供冷源。

优选的，所述温差发电模块分别与所述集热模块和所述冷却模块的连接处均设有温度传感器。

优选的，所述冷却装置包括水循环装置，所述水循环装置用于对所述冷却模块进行稳定可控的冷却。

优选的，所述燃烧室与所述SOFC电池堆直接相连，所述SOFC电池堆产生的废气通过燃烧室的充分燃烧，消耗废气中的碳氢化合物。

优选的，所述SOFC电池堆产生的高温废气经过所述燃烧室充分燃烧后，为所述温差发电模块提供热源。

优选的，所述集热模块内设有用于存储热量的高导热系数材料制成的储热装置。

优选的，所述集热模块贴合在所述排气管道的废气管道的热端，吸收所述废气管道的排气废热，将热量存储在所述储热装置中，为所述温差发电模块提供热源。

优选的，所述温差发电模块包括利用塞贝克效应温差发电的半导体热电元件，所述废气管道的高温废气温度最高为1200℃，所述温差发电模块采用工作温度范围在-270℃-1700℃镍铝-镍铬热电偶。

优选的，所述升压稳压电路为典型交流AC/直流DC转换电路，将所述温差发电模块产生的较低且不稳定的电压升高至标准电压12V，直接给所述蓄电池充电。

本发明的有益技术效果：

1、按照本发明的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，本发明提供的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，运用半导体温差发电原理，将原本固体氧化物燃料电池运行过程中产生的大量余热更好的利用，减少了尾气排放的热污染。

2、按照本发明的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，本发明提供的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，产生的电能可以用来为蓄电池充电，提高了燃料电池汽车的行驶里程。

3、按照本发明的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，本发明提供的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，该设计具有设计简单、易于控制、集成度高等优点。

附图说明

图1为按照本发明的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统的一优选实施例的流程图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本实施例提供的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，包括SOFC电池堆、燃烧室、排气管道、集热模块、温差发电模块、升压稳压电路和蓄电池；所述SOFC电池堆通过压缩机向其供应空气，所述SOFC电池堆分别与所述燃烧室和所述排气管道直接相连；所述集热模块贴合在所述排气管道的热端，所述燃烧室通过所述排气管道与所述集热模块连接；所述燃烧室通过所述排气管道将废气排出；所述温差发电模的热端与所述集热模块连接，所述温差发电模的冷端与冷却模块连接；所述温差发电模块与所述升压稳压电路连接，所述升压稳压电路与所述蓄电池连接。

在本实施例中，如图1所示，还包括冷却模块和冷却装置，所述冷却模块与所述冷却装置连接，所述冷却模块的冷却方法采用车身表面自然风冷却，汽车高速行驶时，车身表面的气流为温差发电模块提供冷源，所述温差发电模块分别与所述集热模块和所述冷却模块的连接处均设有温度传感器，所述冷却装置包括水循环装置，所述水循环装置用于对所述冷却模块进行稳定可控的冷却。

在本实施例中，如图1所示，所述燃烧室与所述SOFC电池堆直接相连，所述SOFC电池堆产生的废气通过燃烧室的充分燃烧，消耗废气中的碳氢化合物，所述SOFC电池堆产生的高温废气经过所述燃烧室充分燃烧后，为所述温差发电模块提供热源。

在本实施例中，如图1所示，所述集热模块内设有用于存储热量的高导热系数材料制成的储热装置，所述集热模块贴合在所述排气管道的废气管道的热端，吸收所述废气管道的排气废热，将热量存储在所述储热装置中，为所述温差发电模块提供热源，所述温差发电模块包括利用塞贝克效应温差发电的半导体热电元件，所述废气管道的高温废气温度最高为1200℃，所述温差发电模块采用工作温度范围在-270℃-1700℃镍铝-镍铬热电偶，温差发电模块的材料采用镍铝-镍铬热电偶，温差发电模的热端与集热模块连接，冷端与冷却模块连接，形成温差电动势，根据赛贝克原理，在两端具有温度差的情况下能够发电。

在本实施例中，如图1所示，所述升压稳压电路为典型交流AC/直流DC转换电路，将所述温差发电模块产生的较低且不稳定的电压升高至标准电压12V，直接给所述蓄电池充电。

在本实施例中，如图1所示，本实施例的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统的工作原理是：

固体氧化物燃料电池通过天然气等燃料的电化学反应产生电能的同时，也产生大量高温废气，本发明利用高温废气为温差发电模块提供热源；采用车身表面自然风冷却的方法，为温差发电模块提供冷源。根据塞贝克原理，温差发电模块产生大量电能，通过升压稳压电路，将温差发电模块产生的较低且不稳定的电压升高至标准电压12V，直接给汽车蓄电池充电。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，本实施例提供的固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，运用半导体温差发电原理，将原本固体氧化物燃料电池运行过程中产生的大量余热更好的利用，减少了尾气排放的热污染，产生的电能可以用来为蓄电池充电，提高了燃料电池汽车的行驶里程，该设计具有设计简单、易于控制、集成度高等优点。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，包括SOFC电池堆、燃烧室、排气管道、集热模块、温差发电模块、升压稳压电路和蓄电池；所述SOFC电池堆通过压缩机向其供应空气，所述SOFC电池堆分别与所述燃烧室和所述排气管道直接相连；所述集热模块贴合在所述排气管道的热端，所述燃烧室通过所述排气管道与所述集热模块连接；所述燃烧室通过所述排气管道将废气排出；所述温差发电模的热端与所述集热模块连接，所述温差发电模的冷端与冷却模块连接；所述温差发电模块与所述升压稳压电路连接，所述升压稳压电路与所述蓄电池连接。

2.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，还包括冷却模块和冷却装置，所述冷却模块与所述冷却装置连接，所述冷却模块的冷却方法采用车身表面自然风冷却，汽车高速行驶时，车身表面的气流为温差发电模块提供冷源。

3.根据权利要求2所述的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，所述温差发电模块分别与所述集热模块和所述冷却模块的连接处均设有温度传感器。

4.根据权利要求2所述的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，所述冷却装置包括水循环装置，所述水循环装置用于对所述冷却模块进行稳定可控的冷却。

5.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，所述燃烧室与所述SOFC电池堆直接相连，所述SOFC电池堆产生的废气通过燃烧室的充分燃烧，消耗废气中的碳氢化合物。

6.根据权利要求5所述的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，所述SOFC电池堆产生的高温废气经过所述燃烧室充分燃烧后，为所述温差发电模块提供热源。

7.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，所述集热模块内设有用于存储热量的高导热系数材料制成的储热装置。

8.根据权利要求7所述的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，所述集热模块贴合在所述排气管道的废气管道的热端，吸收所述废气管道的排气废热，将热量存储在所述储热装置中，为所述温差发电模块提供热源。

9.根据权利要求8所述的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，所述温差发电模块包括利用塞贝克效应温差发电的半导体热电元件，所述废气管道的高温废气温度最高为1200℃，所述温差发电模块采用工作温度范围在-270℃-1700℃镍铝-镍铬热电偶。

10.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池汽车能量回收系统，其特征在于，所述升压稳压电路为典型交流AC/直流DC转换电路，将所述温差发电模块产生的较低且不稳定的电压升高至标准电压12V，直接给所述蓄电池充电。